EQU

I.  Einführung

II. Löslichkeitsprodukt

III. Verteilungsgleichgewicht

IV. Übungen zu II.

V. Übungen zu III.

Lösungen dazu

Übungen zum Verteilungsgleichgewicht

 In den Aufgaben gilt K = c1 / c2; wenn K > 1 löst sich demnach der Stoff besser im Lösungsmittel "1".

  1. 100 mg Stoff befinden sich in 200 ml Lösung "2". Mit 50 ml Lösungsmittel "1" wird ausgeschüttelt. Nach der Verteilung sind noch 10 mg Stoff in der Lösung "2" übrig. Wie groß ist K. (Dies entspricht einer Situation "1" = organisches Lösungsmittel, "2" = Wasser und der Stoff löst sich besser im organischen Lösungsmittel.)
  2. 400 mg Stoff befinden sich in 20 ml Lösung "1". Ausgeschüttelt wird mit 1000 ml "2". K = 75. Welche Massen liegen nach der Verteilung in den beiden Phasen vor?
  3. 60 mg Stoff sind in 100 ml Lösung "2". Nach der Verteilung befinden sich noch 5 mg Stoff in der Lösung "2". K = 50. Mit welchem Volumen V1 muss ausgeschüttelt werden?
  4. In 100 ml Wasser sind 50 mg Stoff gelöst. Ausgeschüttelt wird mit 20 ml organ. Lösungsmittel. K = 45. Der Stoff löst sich besser im organ. Lösungmittel. Welche Masse Stoff befindet sich nach der Verteilung im Wasser? (Ordnen Sie "1" und "2" richtig zu!)
  5. Fortsetzung von 4: Anstelle von einmal mit 20 ml wird zweimal mit 10 ml ausgeschüttelt. Welche Masse Stoff ist jetzt nach der zweifachen Verteilung im Wasser? Arbeitsweise dazu: 100 ml Wasser werden mit 10 ml organ. Lösungsmittel geschüttelt, nach der Phasentrennung wird die wässrige Phase abgetrennt und erneut mit 20 ml organ. Lösungsmittel geschüttelt. Erwartet wird: "Es ist besser, mehrfach mit einer kleinen Menge auszuschütteln als einmal mit der Gesamtmenge."

Der Rest für Liebhaber fertiger Endformeln!
Bei der Anwendung der Formeln auf Rechenaufgaben ist genau (!) darauf zu achten, was mit "1" und was mit "2" gleich zu setzen ist!

A1

Ein Stoff wird zwischen 2 Phasen verteilt; gegeben sind K = c1/c2, die Volumina V1 und V2 und die Gesamtmasse mG des Stoffs. Leiten Sie eine Formel für m1 und m2 nach der Verteilung her.

A2

Für die mehrfache Verteilung ist von Interesse: Wieviel Stoff bleibt nach dem mehrfachen Ausschütteln mit einem Lösungsmittel im anderen zurück? Meistens schüttelt man mit einem Lösungsmittel aus, in dem sich der Stoff besser löst. "1" wird dann mehrfach verwendet und K >1. Eine "einfache" Endformel lässt sich für den Fall angeben, dass mehrfach mit einem gleichen Lösungsvolumen von "1" ausgeschüttelt wird.
ALSO: Gegeben sind K = c1 / c2, die Volumina V1 und V2 und die Gesamtmasse mG. Es wird n-mal mit einem Volumen V1 ausgeschüttelt. Wieviel Stoff befindet sich nach dem n-ten Schritt in der Phase "2"?

A3

Endformel bei Vertauschung von "1" und "2", also für den Fall: Es wird n-mal mit einem Volumen V2 ausgeschüttelt. Wieviel Stoff befindet sich nach dem n-ten Schritt in der Phase "1"?
Beachte dabei: Üblicherweise wird mit einem Lösungsmittel ausgeschüttelt, in dem sich der Stoff besser löst. Nach der genannten Vorgehensweise ist dies das Lösungsmittel "2". K = c1 / c2 wäre in diesem Fall K < 1!

A4

Berechnen Sie Aufgabe 5 mit der "Endformel"! K = 45; V1 = 10, V2 = 100; mG = 50; n=2; m2(2) = ?

A5

In 100 ml einer wässrigen Lösung ("2") ist eine Substanz gelöst. Mit wieviel ml einer organischen Flüssigkeit ("1"), in der sich der Stoff besser löst, K = c1 / c2 = 120, muss ausgeschüttelt werden, damit 99% extrahiert werden? a) bei einmaligen Ausschütteln, b) bei fünfmaligen Ausschütteln. Wieviel organische Flüssigkeit verbraucht man dann insgesamt bei b)?

A6

Wieviele Extraktionsschritte mit jeweils 5 ml Lösungsmittel "1" wären nötig, um aus 50 ml wässriger Lösung 99,99% eines Stoffs zu extrahieren, wenn K = 30?

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